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Wie Frösche ihre Beute schlucken

Überraschend komplexer Mechanismus löst Grille und Co von der klebrigen Zunge

Frosch
Bislang war nur der Beutefang von Fröschen erforscht, aber nicht, was danach im Maul mit der Beute geschieht. © Keeffe et al./ Integrative Organismal Biology

Klebrige Angelegenheit: Damit Frösche ihre Beute herunterschlucken können, müssen sie Fliege, Grille und Co erst wieder von ihrer klebrigen Zunge lösen. Wie die Amphibien dies bewerkstelligen, haben Forschende nun bei Aga-Kröten herausgefunden. Demnach sorgt eine komplexe Zungenakrobatik dafür, dass die Beute tief in den Rachen gelangt und dort abgestreift wird. Auch das Zungenbein ist daran beteiligt, das bisher überhaupt nicht mit dem Schlucken in Verbindung gebracht wurde.

Bei der Jagd nach fliegenden Insekten schleudern Frösche ihre lange Zunge aus dem Maul, um die Beute gezielt zu treffen. Gelingt dies, bleibt das Insekt daran kleben und landet anschließend im Schlund der Amphibien. Wie genau Frösche ihre Zunge ausfahren und damit Beute fangen, ist bereits gut erforscht. So fanden Wissenschaftler beispielsweise heraus, dass Froschzungen erst klebrig werden, wenn sie mit der Beute in Berührung kommen.

„Doch im Wesentlichen war alles, was nach dem Schließen des Mundes passiert, ein Rätsel“, sagt Rachel Keeffe vom Mount Holyoke College, die mit ihrem Team nun erforscht hat, was nach dem Beutefang geschieht.

Ablauf Beutefang
Die Forschenden rekonstruierten den Fresszyklus der Aga-Kröten in einem genauen Ablaufplan. © Keeffe et al./ Integrative Organismal Biology

Röntgenvideos offenbaren Innenleben

Um zu erfahren, wie Frösche ihre Beute von der Zunge ablösen und herunterschlucken, filmten Keeffe und ihre Kollegen Aga-Kröten beim Fressen. Aga-Kröten gehören mit einer Länge von bis zu 15 Zentimetern zu den größten Froscharten, wodurch sich die Prozesse in ihrem Mund besonders gut beobachten lassen. Für die Studie setzten Keeffe und ihre Kollegen die Tiere in einen Kasten aus Plexiglas und fütterten sie mit Grillen.

Bei den Filmaufnahmen setzten sie auf eine Hochgeschwindigkeitskamera und Röntgenvideos. So konnten sie auch verfolgen, was im Inneren der Kröten vorgeht. Damit die Röntgenstrahlen die relevanten Bereiche auch ausreichend sichtbar machen, befestigte das Team zusätzlich Metallkügelchen an Schlüsselstellen im Maul der Kröten.

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Keeffe rekonstruierte die so entstandenen Filmaufnahmen schließlich als 3D-Animationen, um die Bewegungsabläufe besser studieren zu können. Mithilfe der Animationen konnte sie dann einen genauen Ablaufplan entwickeln, der den kompletten Fresszyklus einer Aga-Kröte beschreibt – vom Erspähen der Grille über ihr Ende im Magen des Tieres bis hin zum Wiederherstellen des Ausgangszustandes, sodass ein neuer Fresszyklus beginnen kann.

Zungenbein und Gaumenrillen mit neuer Funktion

Die Ergebnisse überraschten das Forscherteam: Der Mechanismus, mit dem die Kröte ihre Beute in die Speiseröhre abstreift, war weitaus komplexer als erwartet. Eine Schlüsselrolle spielte dabei das sogenannte Zungenbein. Das Zungenbein ist eine knorpelige Platte am Boden des Mundes und mit der Froschzunge verbunden. Wenn der Frosch die Zunge aus dem Maul schleudert und damit seine Beute trifft, zieht sich das Zungenbein in den Rachen zurück und holt die Zunge dabei samt Beute zurück in den Mund.

Wie die Aufnahmen enthüllten, gleitet die Zunge bei dieser Rückholaktion tief in den Rachen, und zwar noch weiter als sie beim Beutefang hinausgeschleudert wird. Das System aus Knorpeln und Muskeln, das an dem Vorgang beteiligt ist, wandert sogar so tief in den Rachen hinein, dass es an das Herz der Kröte stößt. Im nächsten Schritt schießt das Zungenbein nach oben, drückt die Zunge gegen den Gaumen und holt sie wieder aus dem Rachen heraus.

Die Beute, die zuvor an der Zunge geklebt hat, wird dabei in die Speiseröhre abgeschabt. Dabei helfen den Fröschen womöglich spezielle Zahnreihen beziehungsweise Gaumenrillen, die das Abschaben der Beute von der klebrigen Zunge erleichtern, so Keeffe. Diese Erkenntnis sei besonders spannend, da die die Funktion der Rillen und kleinen Zähne zuvor unbekannt war. Und auch das Zungenbein sei bislang nicht mit dem Schlucken in Verbindung gebracht worden.

Kröten schlucken auch ohne Beute

Der komplette Fresszyklus vom Erspähen der Grille bis zur Rückkehr der Kröte in den Ausgangszustand dauert nicht einmal zwei Sekunden. Das ist allerdings immer noch länger, als frühere Schätzungen vermuteten. Der Beutefang an sich nimmt jedoch nur einen Bruchteil der zwei Sekunden ein, erklären Keeffe und ihre Kollegen.

Ebenfalls interessant: Sie beobachteten den komplexen Schluckmechanismus nicht nur dann, wenn die Kröte tatsächlich Beute gemacht hatte, sondern auch dann, wenn sie die Grille verfehlt hatte. Die Wissenschaftler vermuten daher, dass die Zunge in jedem Fall zuerst in den Rachen wandern muss, bevor die Kröte einen weiteren Fresszyklus beginnen kann.

Weitere Forschung sollte laut Keeffe nun überprüfen, ob der Schluck-Mechanismus der Aga-Kröten auch bei anderen Fröschen verbreitet ist oder ob diese sich eventuell anderer Strategien bedienen. (Integrative Organismal Biology, 2022, doi: 10.1093/iob/obac045

Quelle: Florida Museum of Natural History

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